MRI测量在膝关节软骨缺损面积评估中的意义

胡仁健，张水先，林文银

（江西省景德镇市第二人民医院CT室 333000）

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）作为软骨缺损的一种无创评估手段，其软骨特定序列正逐步应用于临床［1-2］。对于关节软骨的全层缺损区，MRI可很容易地实现对其测量评估。然而，在退变性关节炎中，软骨病变多为裂隙性不全缺损，此时采用MRI对其定量评估就会变得局限。以往曾有研究表明，退变性关节炎关节清理术中发现的软骨缺损面积往往明显大于术前MRI的测量结果［3］。但这些相关研究多通过关节镜评估结果与术前MRI检测数据做比较［4-6］，而对关节软骨缺损进行直视测量的研究却鲜有报道。现将本院收治的膝关节软骨缺损病变接受开放性关节清理术或软骨修复术患者48例（48膝）关节软骨缺损进行 MRI评估的结果报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2006年1月至2011年12月本院收治的膝关节软骨缺损病变接受开放性关节清理术或软骨修复术患者48例（48膝）为研究对象，其中，男18例，女30例；年龄为48～55岁，平均51.5岁；平均体质量指数为29.5kg／m2。本研究获医院伦理委员会批准，并获所有研究对象知情同意。

1.2 评估方法 所有患者均在行关节切开手术前行静脉注射钆增强膝关节1.5TMRI检查（美国GE公司），获得矢状位、冠状位、轴位以及滑车斜位质子密度像，附加脂肪饱和的快速自旋回波质子密度像以及脂肪饱和T2加权像。MRI检查前膝关节腔内注射静脉造影剂钆喷酸葡胺（德国拜耳公司），之后要求患者正常行走20min以活动膝关节。由2位高年资影像科医生通过MRI工作站数字图像平台，独立在二维MRI图像上对膝关节的软骨缺损面积进行测量评估。软骨的厚度变薄大于50%即被认为软骨缺损，最终结果取2位影像科医生测量结果的平均值。MRI影像学资料采集完成后，根据临床情况，对患者实施开放性膝关节清理术或关节软骨缺损修复术，手术均由同一高年资关节外科医生实施，术中对所有退变性软骨病变进行清理后，采用专用测量尺对软骨缺损面积进行二维测量。

1.3 统计学处理 应用SPSS13.0软件进行数据的统计学处理。计量资料以±s表示。采用Pearson相关分析对2位影像科医生测量结果间的相关性进行分析；软骨缺损面积的MRI测量结果与关节切开术中测量结果的比较采用配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

所有病例共存在膝关节软骨缺损66处，每例平均1.4处，其中股骨髁36处，股骨滑车17处，髌骨关节面13处。MRI测量，平均每膝的软骨缺损面积为3.6cm2。外侧股骨髁软骨缺损面积相关系数为0.77，内侧股骨髁为0.83，髌骨及滑车为0.98，相关系数的假设检验均有统计学意义（P＜0.05）。

术中测量平均每膝的软骨缺损面积为6.0cm2，平均差值为0.6～3.0cm2，MRI测量结果与术中测量结果的总体百分比为65%。膝关节各个解剖部位的软骨缺损面积见表1。在对所有66处软骨缺损的具体测量中，56处的术中测量结果大于MRI测量结果中，5处两种测量方法的结果基本一致（百分比在10%以内），另外5处的术中测量结果小于MRI测量结果（百分比为16%～100%，平均41%）。

表1 膝关节各解剖部位的软骨缺损面积测量结果（n＝48）

3 讨 论

随着MRI软骨成像技术的快速发展，不断有更新、更准确的软骨特定序列或技术见诸报道，这些新技术有的甚至可提供软骨生化状态的定量信息［1］。这些技术也许可以提高非全层软骨缺损评估的准确度。然而，目前在临床上仍以常规技术和标准序列为主要检测手段，文献报道中出现的新技术其应用并不广泛，实际检测效果也有待时间的检验，术前MRI预测软骨缺损面积的准确度也尚未完全明确［7-8］。本研究对于软骨缺损的MRI测量，只采用了常规MRI软骨检测序列，对技术设备的要求较低，因此，该研究方法及数据结果具有普遍性。以往的相关研究多通过关节镜观察结果与术前MRI评估结果进行比较［4-6］。本研究采用关节切开直视下考察软骨缺损情况，相比关节镜下观察，对于软骨变性的考察效果更佳，测量结果更准确。

Mc Gibbon等［7-8］通过尸体膝关节在对软骨缺损面积进行了定量分析，在研究中采用三维MRI成像对人为创建的软骨缺损进行评估，结果表明，实际测得软骨缺损面积与MRI测得的全层软骨缺损以及特定的MRI序列呈显著相关。然而，在全层关节软骨缺损周围常常存在裂隙、变性或剥脱区，在软骨修复术中对全层缺损周围区均要进行清理，因此，通过尸体膝关节MRI单纯评估全层软骨缺损对临床的指导意义有限。

本研究采用高分辨率MRI图像对膝关节软骨缺损患者的软骨缺损面积进行了测量，并与关节清理或软骨修复术中的直视下测量结果进行比较。本研究结果表明，对于软骨缺损面积的测量，大部分MRI的评估结果低于术中测量结果，MRI检测到的小面积软骨缺损区周围多存在严重的软骨裂隙、变性或部分剥脱，术中对于这些区域进行清理后的测量结果远远大于MRI测量数据。这就可以解释为何MRI测量结果与术中测量数据存在如此大的差距。

在临床应用价值方面，本研究结果可用于指导术前治疗决策的制订。例如，对于股骨髁软骨缺损面积小于3～4cm2的病例，采用微骨折技术通常即可取得较好的临床效果；而对于更大面积的缺损，这一技术的治疗效果往往较差［9-11］，此时可能更适合进行骨软骨移植或软骨细胞移植手术［12-13］。如果患者术前MRI评估显示，内侧股骨髁存在一处4cm2的软骨缺损区，按照上述手术选择方案，医生可能会选择微骨折技术对患者实施治疗，然而，根据本研究结果，该处软骨缺损面积实际为6.25cm2（4／0.64），因此选择微骨折技术是不适合的，而应对患者实施骨软骨移植或软骨细胞移植手术。

在研究的局限性上，为了降低MRI测量的系统误差，在研究设计上，通过2位高年资影像科医生独立在二维MRI图像上对膝关节的软骨缺损面积进行测量评估。然而，由于在临床上对关节软骨软化变性很难作出严格的界定，因此在关节切开手术中的软骨缺损面积测量中，本研究未采用2位观察者的独立测量方式，在手术中何种情况为全层缺损区、周围软骨变性，完全由手术医生决定，并实施清理手术。另外，本研究中研究对象的MRI采集时间与手术时间之间的间隔较长，这段时间间隔中，变性的软骨组织可能会继续进展，继而会对最终的术中测量结果造成影响。为了减少这一混杂因素的影响，本研究将MRI图像采集与手术干预的时间间隔严格控制在12个月以内。多项基于MRI的评估研究表明［14-16］，软骨缺损面积会随着时间的推移，逐渐进展，每年的进度为0.4%～4.2%。

总之，对于膝关节软骨缺损面积的测量，大部分术前MRI评估结果低于术中测量结果，各个具体解剖部位MRI测量结果与术中测量结果的百分比可用于指导术前治疗决策的制订。

［1］Potter HG，Chongle R.Magnetic resonance imaging assessment of chondral lesions and repair［J］.J Bone Joint Surg Am，2009，91（Suppl 1）：S126-131.

［2］Yoshioka H，Stevens K，Hargreaves BA，et al.Magnetic resonance imaging of articular cartilage of the knee：comparison between fat-suppressed three-dimensional SPGR imaging，fat-suppressed FSE imaging，and fat-suppressed three-dimensional DEFT imaging，and correlation with arthroscopy［J］.J Magn Reson Imaging，2004，20（5）：857-864.

［3］Azer NM，Winalski CS，Minas T.MR imaging for surgical planning and postoperative assessment in early osteoarthritis［J］.Radiol Clin North Am，2004，42（1）：43-60.

［4］亓建洪，王成虎，朱宝林，等.关节软骨病损的磁共振成像与关节镜检查的比较［J］.中国矫形外科杂志，2007，15（11）：827-829.

［5］王绍武，富丽萍，宋清伟，等.软骨 MRI敏感序列比较及与关节镜、病理结果对照研究［J］.中国CT和MRI杂志，2007，5（4）：1-6.

［6］Nepple JJ，Wright RW，Matava MJ，et al.Full-thickness knee articular cartilage defects in national football league combine athletes undergoing magnetic resonance imaging：prevalence，location，and association with previous surgery［J］.Arthroscopy，2012，28（6）：798-806.

［7］McGibbon CA，Trahan CA.Measurement accuracy of focal cartilage defects from MRI and correlation of MRI graded lesions with histology：apreliminary study［J］.Osteoarthri Cartil，2003，11（7）：483-493.

［8］Fischbach F，Bruhn H，Unterhauser F，et al.Magnetic resonance imaging of hyaline cartilage defects at 1.5Tand 3.0 T：comparison of medium T2-weighted fast spin echo，T1-weighted two-dimensional and three-dimensional gradient echo pulse sequences［J］.Acta Radiologica，2005，46（1）：67-73.

［9］Kon E，Gobbi A，Filardo G，et al.Arthroscopic secondgeneration autologous chondrocyte implantation compared with microfracture for chondral lesions of the knee：prospective nonrandomized study at 5years［J］.Am J Sports Med，2009，37（1）：33-41.

［10］Knutsen G，Engebretsen L，Ludvigsen TC，et al.Autologous chondrocyte implantation compared with microfracture in the knee.A randomized trial［J］.J Bone Joint Surg Am，2004，86-A（3）：455-464.

［11］Mithoefer K，McAdams T，Williams RJ，et al.Clinical ef-ficacy of the microfracture technique for articular cartilage repair in the knee：an evidence-based systematic analysis［J］.Am J Sports Med，2009，37（10）：2053-2063.

［12］Alford JW，Cole BJ.Cartilage restoration，part 2：techniques，outcomes，and future directions［J］.Am J Sports Med，2005，33（3）：443-460.

［13］Hangody L，Dobos J，Balo E，et al.Clinical experiences with autologous osteochondral mosaicplasty in an athletic population：a 17-year prospective multicenter study［J］.Am J Sports Med，2010，38（6）：1125-1133.

［14］Brennan SL，Cicuttini FM，Shortreed S，et al.Women lose patella cartilage at a faster rate than men：A 4.5-year cohort study of subjects with knee OA［J］.Maturitas，2010，67（3）：270-274.

［15］Hanna FS，Teichtahl AJ，Wluka AE，et al.Women have increased rates of cartilage loss and progression of cartilage defects at the knee than men：agender study of adults without clinical knee osteoarthritis［J］.Menopause，2009，16（4）：666-670.

［16］Ding C，Cicuttini F，Scott F，et al.Association of prevalent and incident knee cartilage defects with loss of tibial and patellar cartilage：a longitudinal study［J］.Arthritis Rheum，2005，52（12）：3918-3927.